WO2022043037A1 - Vorrichtung und verfahren zum einsetzen eines hilfsfügeteils in ein werkstück und anordnung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum einsetzen eines hilfsfügeteils in ein werkstück und anordnung Download PDF

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WO2022043037A1
WO2022043037A1 PCT/EP2021/072127 EP2021072127W WO2022043037A1 WO 2022043037 A1 WO2022043037 A1 WO 2022043037A1 EP 2021072127 W EP2021072127 W EP 2021072127W WO 2022043037 A1 WO2022043037 A1 WO 2022043037A1
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WO
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joining part
auxiliary joining
recess
workpiece
die
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PCT/EP2021/072127
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French (fr)
Inventor
Vitalij JANZEN
Julian EDER
Original Assignee
Arnold Umformtechnik Gmbh & Co. Kg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/062—Pierce nut setting machines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/02—Riveting procedures
    • B21J15/025—Setting self-piercing rivets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J15/00—Riveting
    • B21J15/10—Riveting machines
    • B21J15/36—Rivet sets, i.e. tools for forming heads; Mandrels for expanding parts of hollow rivets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B17/00—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation
    • F16B17/006—Connecting constructional elements or machine parts by a part of or on one member entering a hole in the other and involving plastic deformation of rods or tubes to sheets or plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/04—Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of riveting

Definitions

  • the invention relates to a device for inserting an auxiliary joining part into a workpiece, with a stamp for pressing the auxiliary joining part into an upper side of the workpiece, wherein the auxiliary joining part has a shank to be pressed into the workpiece with a circular circumference with a first, maximum diameter, with a Die for contacting an underside of the workpiece while the auxiliary joining part is being pressed in, the die having a contact area and a recess surrounded by the contact area, with an edge of the recess deviating from a circular shape, with the sections of the edge of the edge lying furthest to the outside in the radial direction Recess lie on an imaginary perimeter and where in the radial direction the innermost sections of the edge of the recess lie on an imaginary inscribed circle, the edge of the recess having at least three projections protruding into the perimeter of the recess and the projections touching the inscribed circle hear.
  • a device for inserting an auxiliary joining part into a workpiece is known from the international published application WO 2011/009850 A1.
  • the auxiliary joining part has a circular circumference with a head and a punched section.
  • the auxiliary joining part is pressed into an unperforated metal sheet using a stamp.
  • a circumferential punching edge of the auxiliary joining part punches a slug out of the workpiece.
  • a die is applied to an underside of the workpiece, which die has a recess and a flat contact area surrounding the recess.
  • the recess is designed as a through-opening and accommodates the punching slug created when the auxiliary joining part is pressed in.
  • the recess has three projections projecting into an imaginary perimeter of the recess.
  • An outer diameter of the auxiliary joining part in the punching section corresponds to the diameter of the perimeter of the recess.
  • the projections touch an imaginary inscribed circle that is smaller than the outer diameter of the punched section of the auxiliary joining part.
  • the projections deform the punched edge of the auxiliary joining part in sections.
  • an undercut is formed between the auxiliary joining part and the workpiece.
  • the auxiliary joining part is used to attach other workpieces. For example, an auxiliary joining part made of steel is stamped into an aluminum sheet and fastened there. Another workpiece made of steel can then be welded to the auxiliary joining part.
  • the invention is intended to improve a device for inserting an auxiliary joining part into a workpiece, a method and an arrangement such that a center offset between auxiliary joining part and die does not lead to disadvantages when anchoring the auxiliary joining part in the workpiece.
  • a device for inserting an auxiliary joining part into a workpiece with a punch for pressing the auxiliary joining part into an upper side of the workpiece the auxiliary joining part having a shank to be pressed into the workpiece with a circular circumference with a first, maximum diameter, and with a Die provided for contacting an underside of the workpiece while the auxiliary joining part is being pressed in, the die having a contact area and a recess surrounded by the contact area, with an edge of the recess deviating from a circular shape, with the outermost points of the edge in the radial direction of the recess lie on an imaginary perimeter and where the innermost points of the edge of the recess in the radial direction lie on an imaginary inscribed circle, the edge of the recess having at least three projections protruding into the perimeter of the recess and the projections touch circle, in which a diameter of the inscribed circle is between 4% and 10% smaller than the first diameter of the auxiliary joining part and in which a diameter
  • each projection is formed between two side boundaries that are part of the edge of the recess, with the side boundaries of each projection enclosing an angle of 40° to a maximum of 180°.
  • the angle is measured at the point of the projection that is furthest to the inside, that is, for example, at the inscribed circle. For example, the angle is measured at the top of a ledge and the side boundaries then extend from that point.
  • the side boundaries of the projections are convex.
  • the innermost point of the protrusion may be part of a curved line, particularly a portion of a circle.
  • the angle between the two side boundaries of the protrusion is 180°.
  • the side boundaries of each projection are concave.
  • the side boundaries are sections of a polylobular profile of the edge of the recess.
  • a polylobular gradient is a non-circular gradient that has small-radius, large-curvature sections and large-radius, small-curvature sections, with equal numbers of large-curvature and small-curvature sections, and each with a large-curvature section is located between two sections of small curvature.
  • the polylobular curve has three regions of large curvature and small radius and three regions of small curvature and large radius. The three regions with a large curvature and a small radius are then spaced apart from one another, for example by 60°, as seen over the circumference, as are the three regions with a small curvature and a large radius. The three areas of large curvature and small radius then touch the perimeter, whereas the three areas of small curvature and large radius touch the incircle of the recess.
  • the edge of the recess is formed by means of a plurality of adjacent sections of two polylobular peripheral lines.
  • the sections with a smaller radius and larger curvature of the two polylobular peripheral lines are put together.
  • the edge of the recess then consists of a plurality of arcuate sections which are placed together and which each form an inwardly projecting projection at the connection points.
  • a section of the first polylobular peripheral line with a smaller radius and greater curvature adjoins a section of the second polylobular peripheral line with a larger radius and smaller curvature.
  • connection points between a section of the first polylobular perimeter line and a section of the second polylobular perimeter line touch the inscribed circle of the recess and thereby form the innermost of the projections.
  • Inward projections with concave side boundaries are formed from the perimeter of the recess.
  • the first polylobular peripheral line and the second polylobular peripheral line are offset from one another by a predefined angle, in particular 60°, about the central longitudinal axis of the recess.
  • the two polylobular peripheral lines each have three areas with a large curvature and a small radius and three areas with a small curvature and a large radius.
  • the two polylobular peripheral lines each have an imaginary circumference, with the diameters of the circumferences being unequal.
  • the diameters of the circles differ by 3% to 10%.
  • the diameters of the circles are 10.5 mm and 10.8 mm.
  • the maximum diameter of the auxiliary joining part on the shaft is 10.5 mm.
  • the side boundaries of each projection enclose an angle of more than 150°.
  • the diameter of an imaginary circumference of the recess is between 10 mm and 11.6 mm and is in particular 10.8 mm.
  • the recess is designed as a through-opening through the die and is provided for discharging a slug produced when the auxiliary joining part is pressed in.
  • the edge of the recess can be sharp-edged, beveled or rounded.
  • a sharp-edged edge is formed at the transition between two, in particular, flat surfaces.
  • a chamfer can form a beveled edge.
  • a radius of curvature results in a rounded edge.
  • the die has an embossing ring facing the underside of the workpiece, the inner edge of which forms the edge of the recess and which protrudes from the rest of the upper side of the die facing the underside of the workpiece, is at the same height as the upper side of the die or is recessed from the top of the die.
  • a secure anchoring of the auxiliary joining part in the workpiece can be achieved by means of such an embossing ring.
  • the height of the embossing ring compared to the remaining upper side of the die facing the underside of the workpiece is 0.3 mm, for example, and is advantageously in a range between 0.1 mm and 1 mm.
  • the embossing ring can also be flush with the upper side of the die or lie below the upper side of the die.
  • a height or a level of the embossing ring is constant when viewed over its circumference and a width of the embossing ring, measured in the radial direction parallel to the upper side of the die, changes over the circumference.
  • a width of the stamping ring changes between 0.4 mm and 1 mm, for example.
  • an outer edge of the embossing ring is circular.
  • the invention also relates to a method for inserting an auxiliary joining part into a workpiece with a device according to the invention, wherein the application of a die to an underside of the workpiece, the placement of the auxiliary joining part on an upper side of the workpiece, the pressing of the auxiliary joining part by means of a punch into the upper side of the Workpiece, the punching out of a slug from the workpiece while the auxiliary joining part is pressed in by means of the auxiliary joining part and the deformation of the auxiliary joining part by means of a contact area of the die is provided.
  • the invention also relates to an arrangement with an auxiliary joining part and a device according to the invention. Further features and advantages of the invention result from the claims and the following description of preferred embodiments of the invention in connection with the drawings. Individual features of the different, illustrated and described embodiments can be combined in any way without going beyond the scope of the invention. This also applies to the combination of individual features without other individual features with which they are shown or described in connection.
  • the drawings show:
  • FIG. 1 shows a sectional representation of a device according to the invention according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows an enlarged detail of Fig. 1,
  • Fig. 3 shows a further enlarged detail of the die 14 of Fig. 2,
  • Fig. 5 is a plan view of the auxiliary joining part of Fig. 4,
  • FIG. 6 is a view of an auxiliary joining part and the matrix of the device of FIG. 1 from above, at an angle,
  • FIG. 7 shows a schematic sectional view of the auxiliary joining part and the matrix of FIG. 6,
  • FIG. 8 shows a further sectional view of the auxiliary joining part and the matrix of FIG. 6,
  • Fig. 9 is a sectional plan view of the die of Fig. 3,
  • FIG. 10 shows a plan view of a matrix according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 11 shows a sectional plan view of a matrix according to a further embodiment of the invention.
  • FIG. 12 shows a sectional view of the matrix of FIG. 11 from above
  • Fig. 13 is a plan view of the die of Fig. 3,
  • Fig. 14 is a view on section plane A-A in Fig. 13,
  • FIG. 15 shows the detail X from FIG. 14 in an enlarged view
  • FIG. 16 shows the detail F from FIG. 13 in an enlarged representation.
  • FIG. 1 shows sections of a device 10 according to the invention for inserting an auxiliary joining part, not shown in FIG. 1, into a sheet-like workpiece 8 shown schematically in FIG. 1.
  • Sheet metal material is generally provided as the workpiece.
  • an auxiliary joining part made of steel is inserted into an aluminum sheet in order to then be able to fasten another workpiece made of steel to the auxiliary joining parts by spot welds, in order to be able to connect the aluminum sheet to the further workpiece made of steel.
  • the workpiece 8 is usually not pre-punched.
  • the device 10 has a C-frame 12, which is connected to a machine base, not shown, and which carries a die 14 on its lower leg, shown in Fig. 1, and which has a stamp 16 on its upper leg, shown in Fig. 1 connected is.
  • the plunger 16 is actuated by means of a cylinder 18, for example a pneumatic cylinder, which is only partially shown in FIG.
  • An auxiliary joining part is fed in by means of a feeding device 20 and then pressed into the workpiece 8 with the punch 16 .
  • the workpiece 8 is arranged between the die 14 and the punch 16 before the auxiliary joining part is pressed in.
  • Fig. 2 shows an enlarged detail of Fig. 1.
  • the die 14 can be seen, onto which the workpiece 8 is then placed, as well as a hold-down device 6, which is lowered onto the workpiece 8 after the workpiece 8 has been pushed in and the workpiece 8 then holds onto the die 14.
  • a through hole is provided in the hold-down device 6 , in which the auxiliary joining part is then pushed by the punch 16 in the direction of the workpiece 8 .
  • FIG. 3 shows sections of the die 14 from FIG. 2.
  • the die 14 has a recess 26 with an edge 28, the edge 28 not being circular but being polylobular.
  • the rim 28 is trilobular. This means that it has three regions of large curvature, each spaced 120° apart, and three regions of small curvature, also spaced 120° apart. The areas with large curvature adjoin one another. To the Inwardly protruding projections or edges are formed at each transition, which can be seen in FIG. 3 .
  • the die 14 also has a bearing area 24 with a raised stamping ring 40 .
  • the embossed ring 40 protrudes beyond the rest of the contact surface 24 and surrounds the recess 26.
  • an outer circumference of the embossed ring 40 is circular, an inner circumference of the embossed ring 40 is formed by the edge 28.
  • the embossing ring 40 can protrude beyond the contact surface 24 , which forms the upper side of the die in sections, can be arranged at the same height as the contact surface 24 or can be arranged below the contact surface 24 .
  • FIG. 4 shows an auxiliary joining part 22 that can be pressed into a workpiece 8 with the device of FIG.
  • the auxiliary joining part 22 is circular and has a shank 23 and a head 25 .
  • the head 25 has a larger diameter than the shank 23 .
  • a punching section 27 of the auxiliary joining part 22 which is cylindrical and which forms the maximum diameter of the shank 23 .
  • the diameter of the cylindrical, circular punching section 27 is decisive for a deformation of the auxiliary joining part 22 at the end remote from the head by means of the die 14.
  • Fig. 6 shows the die 14 with an auxiliary joining part 22 placed on the die 14. It can be seen that the auxiliary joining part 22 has the head 25 and the shank 23, the head 25 having a larger outer diameter than the shank 23 and both the head 25 and the shank 23 have a circular outer circumference.
  • the auxiliary joining part 22 is pressed into the unperforated workpiece 8, specifically an unperforated metal sheet, by means of the punch 16.
  • the auxiliary joining part 22 punches a through-opening in the workpiece with its shank, and a punched slug produced is received by a recess in the die 14 .
  • a lower end of the shaft of the auxiliary joining part 22 comes into contact with the embossing ring 40 of the die 14 and is thereby plastically deformed by further pressing in of the punch.
  • an undercut is formed between the auxiliary joining part 22 and the workpiece, so that the auxiliary joining part is then securely connected to the workpiece.
  • Fig. 7 shows a schematic sectional view of the die 14 and the auxiliary joining part 22 of Fig. 6.
  • the sectional plane lies directly above the embossing ring 40.
  • the auxiliary joining part 22 and the sectional plane are shown as translucent, so that the outer circumference of the auxiliary joining part 22 in the punching section 27 and the edge 28 of the recess 26 are shown superimposed. It can be seen that a total of three crescent-shaped overlapping surfaces 41 result between the underside of the punched section 27 and the embossing ring 40 .
  • overlap areas lie radially outward of the portions of the rim 28 of small curvature.
  • the outer circumference of the punched section 27 of the auxiliary joining part 22 lies within the edge 28 of the recess.
  • the auxiliary joining part 22 is not deformed by the embossing ring 40 in these areas.
  • the edge 28 can be sharp, beveled or rounded.
  • FIG. 7 shows the situation when the auxiliary joining part 22 is arranged exactly centrically to the central longitudinal axis of the recess 26 of the die 14 . If a center offset between the auxiliary joining part 22 and the embossing ring 40 of the die 14 occurs during series production, which in principle cannot be avoided in all cases, the amount of overlap between the auxiliary joining part 22 and the embossing ring 40 increases. The crescent-shaped overlapping sections 41 are then no longer of the same size but of different sizes. Overall, however, the overlapping area increases, so that the auxiliary joining part is still reliably deformed and the auxiliary joining part 22 is consequently also securely anchored in the workpiece 8 .
  • FIG. 8 shows another sectional view of the matrix 14 and the auxiliary joining part 22 in the state of FIG. 6.
  • the sectional plane runs in FIG. 6 through the central longitudinal axis of the recess 26 of the matrix 14, in FIG. 6 from bottom left to top right.
  • the die 14 and the auxiliary joining part 22 have been rotated in order to show a better view of the cutting plane.
  • the punched section 27 does not touch the edge 28 of the recess 26 on the edge of the auxiliary joining part 22 on the left in FIG.
  • FIG. 8 shows a slight penetration of the auxiliary joining part 22 and the embossing ring 40, which is only used for clarification and would not occur in reality.
  • FIG. 9 shows a sectional plan view of the die 14.
  • the die 14 has the contact area 24 which surrounds the recess 26.
  • FIG. The recess 26 is designed as a through opening (see also FIGS. 13 to 16) and has the polylobular edge 28 .
  • the polylobular edge 28 has three sections 30 spaced 120° apart with a large radius of curvature and small curvature and three sections 32 also spaced 120° apart from one another with a small radius of curvature and consequently large curvature.
  • the small curvature sections 30 and the large curvature sections 32 are each spaced 60° apart.
  • the edge 28 of the recess touches an imaginary perimeter 34 of the recess, with the outermost points of the sections 32 having large curvature touching the perimeter 34, respectively.
  • the imaginary perimeter 34 has a diameter of 10.8 mm.
  • the innermost points of the sections 30 with a small curvature each touch an imaginary inscribed circle 36.
  • the sections 30 with a small curvature thus form inward projections protruding into the free space formed by the recess 26.
  • the inscribed circle 36 has a diameter of 10.1 mm.
  • Each of the projections formed by the sections 30 has a point 38 that protrudes furthest into the interior of the recess 26 .
  • Side boundaries are arranged on both sides of this point 38 and are concave in the illustrated polylobular shape of the edge of the recess 26 .
  • the two side boundaries, which run towards point 38, have an angle of 180° to one another at point 38.
  • the matrix 14 is provided for inserting an auxiliary joining part with a circular circumference, see the auxiliary joining part 22 in Fig. 2.
  • An outer diameter on the shaft of the auxiliary joining part 22 then lies between the diameter of the inscribed circle 36 and the circumscribed area 34.
  • the diameter of the Shank of the auxiliary joining part 22 at 10.5 mm.
  • the auxiliary joining part 22 is only deformed by the sections 30 with a small curvature when it is centered exactly in the middle.
  • the sections 32 with a large curvature lie largely outside the circumference of the auxiliary joining part. This situation changes when the auxiliary joining part is no longer centered exactly in the middle of the recess 26 .
  • the overlapping area between the auxiliary joining part and the die 14 increases as the center offset of a circular auxiliary joining part to the die 14 increases. Reliable anchoring of the auxiliary joining part 22 in the workpiece is thereby achieved even with a center offset.
  • the die 14 has the embossing ring 40, the inner boundary of which is formed by the edge 28 of the recess 26 and the outer circumference of which is circular. See also FIGS. 14 and 15 , the embossing ring 40 is raised relative to the rest of the contact surface 24 of the die 14 .
  • the height of the embossing ring 40 compared to the rest of the contact area 24 of the die 14 is about 0.3 mm.
  • FIG. 10 shows a sectional plan view of a die 44 according to another embodiment of the invention.
  • the die 44 has a recess 26 which has an edge 28 which is formed by three circular line sections, between which a radially inwardly projecting projection 46 is arranged.
  • the three projections 46 are each spaced 120° apart.
  • the projections 46 touch an imaginary inscribed circle 36 with their most inward point.
  • the perimeter 34 has a diameter of 10.8 mm.
  • the inscribed circle 36 has a diameter of 9.7 mm.
  • the diameter of auxiliary joining part 22, which is inserted and pressed into a sheet-like workpiece by means of die 44, is 10.5 mm, as in the embodiment already explained, and is therefore between the diameter of inscribed circle 36 and the diameter of perimeter 34 of recess 26.
  • the projections 46 are rounded at their most inwardly projecting point.
  • an overlapping area between the auxiliary joining part 22 and the die 44 increases as the center offset of the auxiliary joining part to the recess 26 increases.
  • FIG. 11 shows a sectional plan view of a die 54 according to another embodiment of the invention.
  • the recess 26 of the die 54 has an edge 28 formed by the superposition of two polylobular perimeter lines.
  • the rim 28 is defined by three concavely curved sections 56 of large curvature and three concavely curved Sections 58 are formed with a smaller curvature, with each section 58 being arranged between two sections 56 .
  • Sections 56 form part of a first polylobular perimeter having three regions of high curvature and three regions of low curvature. Sections 56 form the regions of high curvature of the first polylobular perimeter.
  • Regions 58 form part of a second polylobular perimeter having three regions of high curvature and three regions of low curvature. Regions 58 form the regions of high curvature of the second polylobular perimeter.
  • FIG. 11 shows that an imaginary circumference 34 of the recess 26 touches the first sections 56 but not the second sections 58. At the apex of the first sections 56, these have a radius of 10.8 from a central longitudinal axis 60 of the recess 60 mm up. At the apex of the second sections 58, these are at a distance from the central longitudinal axis 60 of 10.5 mm.
  • the die 54 is provided for the insertion of an auxiliary joining part 22 with a shank diameter of 10.5 mm.
  • An inwardly projecting projection is formed at the transition between the first sections 56 and the second sections 58, the point 62 at which the two sections 56, 58 adjoin one another being located furthest inwards.
  • the edge 28 of the recess touches an imaginary inscribed circle 36.
  • the imaginary inscribed circle 36 has a diameter of 10.1 mm.
  • Concave side boundaries are arranged on both sides of the points 62 in each case.
  • the edge 28 of the recess 26 thus has six inwardly protruding projections, the innermost points of which are each formed by the points 62 . These projections are delimited on both sides by concave side borders. If the auxiliary joining part is placed exactly centrically to the recess 26, the auxiliary joining part is deformed by the matrix 54 only in the vicinity of the points 62. As the center offset of the auxiliary joining part 22 increases, the overlapping area between the auxiliary joining part 22 and the die 54 increases. As a result, a secure anchoring of the auxiliary joining part 22 in the workpiece can also be achieved in the event of a central offset of the auxiliary joining part 22 in relation to the die 54, which cannot be avoided in series production. Like the die 14 of FIG. 3, the die 54 includes a die ring 64 having an inner edge defined by the edge 28 of the recess 26 and having a circular outer edge.
  • the width of the stamping ring 64 changes over the circumference of the stamping ring 64. This is also the case with the stamping ring 40 of FIG.
  • FIG. 12 shows the die 54 of FIG. 11 in sections in a view obliquely from above.
  • the recess 26 is deep enough to be able to accommodate a punched slug that occurs when the auxiliary joining part 22 is inserted.
  • the recess 26 is designed as a through opening.
  • the embossing ring 40 can be seen, which is raised by 0.3 mm compared to the rest of the upper side of the die 14 in the illustrated embodiment.
  • the circular outer edge of the embossing ring 40 is beveled, with the bevel having an angle of about 45°.
  • the maximum first diameter of the auxiliary joining part i.e. the maximum diameter of the shaft of auxiliary joining part 22 and generally the diameter of the punched section at the lower end of the auxiliary joining part, is between the diameter of an imaginary incircle of edge 28 of the recess and the imaginary diameter Perimeter of the recess is.
  • a diameter of the inscribed circle is between 4% and 10% smaller than the maximum first diameter of the auxiliary joining part and a diameter of the circumference between 2% and 5% larger than the first diameter of the auxiliary joining part 22.
  • the first diameter of the auxiliary joining part is 10.5 mm in each case.
  • the diameter of the imaginary inscribed circle 36 is 9.7 mm for the die 44 according to FIG. 10, and 10.1 mm for the dies 14 and 54 of FIGS.
  • the diameter of the imaginary circle 34 is 10.8 mm for the matrices 14, 44 and 54 in each case.
  • the table below gives values for the overlapping area between the auxiliary joining part 22 and the matrices 14, 44, 54 for different directions of the center offset and different geometries of the edge 28 of the respective recess.
  • the overlapping area between the shaft of the auxiliary joining part and the die increases with increasing center offset of the auxiliary joining part Central longitudinal axis of the recess in the die, regardless of the direction of the center offset.
  • the auxiliary joining part is no longer deformed symmetrically to the central longitudinal axis of the die in the event of a center offset. Since the overlap area increases, there is greater deformation at least in sections in the edge area than with zero offset. This ensures that the auxiliary joining part is always securely anchored in the workpiece, even if there is an unavoidable center offset.
  • the device according to the invention and the method according to the invention can thus ensure a process-reliable insertion of auxiliary joining parts into workpieces.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils (22) in ein Werkstück (8), wobei das Hilfsfügeteil in einem, in das Werkstück einzupressenden Abschnitt einen kreisrunden Umfang mit einem ersten, maximalen Durchmesser hat, mit einer Matrize (14) zum Anlegen an eine Unterseite des Werkstücks während des Einpressens des Hilfsfügeteils, wobei die Matrize einen Anlagebereich (24) und eine von dem Anlagebereich umgebene Ausnehmung (26) aufweist, wobei ein Rand (28) der Ausnehmung von einer Kreisform abweicht, wobei in radialer Richtung am weitesten außen liegende Abschnitte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Umkreis (34) liegen und wobei in radialer Richtung am weitesten innen liegende Abschnitte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Inkreis (36) liegen, wobei der Rand der Ausnehmung mindestens drei, in den Umkreis der Ausnehmung hineinragende Vorsprünge aufweist und wobei die Vorsprünge den Inkreis berühren, bei der ein Durchmesser des Inkreises zwischen 4% und 10% kleiner ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils und bei der ein Durchmesser des Umkreises zwischen 2% und 5% größer ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Einsetzen eines Hilfsfüqeteils in ein Werkstück und Anordnung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück, mit einem Stempel zum Einpressen des Hilfsfügeteils in eine Oberseite des Werkstücks, wobei das Hilfsfügeteil einen, in das Werkstück einzupressenden Schaft mit einem kreisrunden Umfang mit einem ersten, maximalen Durchmesser hat, mit einer Matrize zum Anlegen an eine Unterseite des Werkstücks während des Einpressens des Hilfsfügeteils, wobei die Matrize einen Anlagebereich und eine von dem Anlagebereich umgebene Ausnehmung aufweist, wobei ein Rand der Ausnehmung von einer Kreisform abweicht, wobei in radialer Richtung am weitesten außen liegende Abschnitte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Umkreis liegen und wobei in radialer Richtung am weitesten innen liegende Abschnitte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Inkreis liegen, wobei der Rand der Ausnehmung mindestens drei, in den Umkreis der Ausnehmung hineinragende Vorsprünge aufweist und wobei die Vorsprünge den Inkreis berühren.
Aus der internationalen Offenlegungsschrift WO 2011/009850 A1 ist eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück bekannt. Das Hilfsfügeteil weist einen kreisrunden Umfang mit einem Kopf und einem Stanzabschnitt auf. Das Hilfsfügeteil wird mittels eines Stempels in ein ungelochtes Blech gedrückt. Dabei stanzt eine umlaufende Stanzkante des Hilfsfügeteils einen Butzen aus dem Werkstück aus. An eine Unterseite des Werkstücks ist eine Matrize angelegt, die eine Ausnehmung und einen ebenen die Ausnehmung umgebenden Anlagebereich hat. Die Ausnehmung ist als Durchgangsöffnung ausgebildet und nimmt den beim Einpressen des Hilfsfügeteils entstehenden Stanzbutzen auf. Die Ausnehmung weist drei in einen gedachten Umkreis der Ausnehmung hineinragende Vorsprünge auf. Ein Außendurchmesser des Hilfsfügeteils im Stanzabschnitt entspricht dem Durchmesser des Umkreises der Ausnehmung. Die Vorsprünge berühren einen gedachten Inkreis, der kleiner ist als der Außendurchmesser des Stanzabschnitts des Hilfsfügeteils. Beim Einpressen des Hilfsfügeteils verformen die Vorsprünge abschnittsweise die Stanzkante des Hilfsfügeteils. Dadurch bildet sich zwischen dem Hilfsfügeteil und dem Werkstück ein Hinterschnitt aus. Das Hilfsfügeteil dient zur Befestigung weiterer Werkstücke. Beispielsweise wird ein Hilfsfügeteil aus Stahl in ein Aluminiumblech eingestanzt und dort befestigt. An das Hilfsfügeteil kann dann ein weiteres Werkstück aus Stahl angeschweißt werden. Problematisch beim Einsetzen von Hilfsfügeteilen in Werkstücke mit Stempel und Matrizen ist, dass es in der Regel nicht möglich ist, das Hilfsfügeteil exakt zentrisch zur Matrize auszurichten. Gerade bei der Serienfertigung kommt es zwangsläufig zu einem sogenannten Mittenversatz zwischen Hilfsfügeteil und Matrize. Ein solcher Mittenversatz kann dazu führen, dass das Hilfsfügeteil nicht mehr sicher im Werkstück befestigt ist.
Mit der Erfindung sollen eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück, ein Verfahren und eine Anordnung dahingehend verbessert werden, dass ein Mittenversatz zwischen Hilfsfügeteil und Matrize nicht zu Nachteilen bei der Verankerung des Hilfsfügeteils im Werkstück führt.
Erfindungsgemäß ist hierzu eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück mit einem Stempel zum Einpressen des Hilfsfügeteils in eine Oberseite des Werkstücks, wobei das Hilfsfügeteil einen, in das Werkstück einzupressenden Schaft mit einem kreisrunden Umfang mit einem ersten, maximalen Durchmesser hat, und mit einer Matrize zum Anlegen an eine Unterseite des Werkstücks während des Einpressens des Hilfsfügeteils vorgesehen, wobei die Matrize einen Anlagebereich und eine von dem Anlagebereich umgebene Ausnehmung aufweist, wobei ein Rand der Ausnehmung von einer Kreisform abweicht, wobei in radialer Richtung am weitesten außen liegende Punkte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Umkreis liegen und wobei in radialer Richtung am weitesten innen liegende Punkte des Rands der Ausnehmung auf einem gedachten Inkreis liegen, wobei der Rand der Ausnehmung mindestens drei, in den Umkreis der Ausnehmung hineinragende Vorsprünge aufweist und wobei die Vorsprünge den Inkreis berühren, bei der ein Durchmesser des Inkreises zwischen 4 % und 10 % kleiner ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils und bei der ein Durchmesser des Umkreises zwischen 2 % und 5 % größer ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils.
Überraschenderweise wird durch geschickte Bemessung der Ausnehmung der Matrize im Verhältnis zum Durchmesser des Hilfsfügeteils erreicht, dass mit zunehmendem Mittenversatz von Hilfsfügeteil zur Matrize eine größere Überdeckungsfläche von Matrize und Hilfsfügeteil erzielt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass trotz eines Mittenversatzes das Hilfsfügeteil sicher im Werkstück verankert wird. Die Verankerung des Hilfsfügeteils erfolgt dann zwar nicht mehr symmetrisch, da aber die Überdeckungsfläche zwischen Hilfsfügeteil und Matrize mit zunehmendem Mittenversatz ansteigt, wird dennoch eine sichere Verankerung des Hilfsfügeteils erzielt. Dadurch kann die Prozesssicherheit bei der Verwendung der Vorrichtung zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück wesentlich verbessert werden.
In Weiterbildung der Erfindung ist jeder Vorsprung zwischen zwei Seitenbegrenzungen gebildet, die Teil des Rands der Ausnehmung sind, wobei die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs einen Winkel von 40° bis maximal 180° einschließen. Der Winkel wird dabei an dem Punkt des Vorsprungs gemessen, der am weitesten innen liegt, der also beispielsweise am Inkreis anliegt. Beispielsweise wird der Winkel an der Spitze eines Vorsprungs gemessen und die Seitenbegrenzungen gehen dann von diesem Punkt aus.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenbegrenzungen der Vorsprünge konvex ausgebildet.
Beispielsweise kann der am weitesten innen liegende Punkt des Vorsprungs Teil einer gekrümmten Linie sein, insbesondere eines Abschnitts einer Kreislinie. In diesem speziellen Fall, wenn der am weitesten innen liegende Punkt des Vorsprungs Teil einer Kreislinie ist, beträgt der Winkel zwischen den beiden Seitenbegrenzungen des Vorsprungs 180°.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs konkav ausgebildet.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Seitenbegrenzungen Abschnitte eines polylobularen Verlaufs des Rands der Ausnehmung.
Als polylobularer Verlauf wird ein nicht kreisrunder Verlauf bezeichnet, der Abschnitte mit kleinem Radius und großer Krümmung und Abschnitte mit großem Radius und kleiner Krümmung hat, wobei die Anzahl der Abschnitte mit großer Krümmung und kleiner Krümmung gleich groß ist und wobei jeweils ein Abschnitt mit großer Krümmung zwischen zwei Abschnitten mit kleiner Krümmung angeordnet ist. Beispielsweise weist der polylobulare Verlauf drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius und drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius auf. Die drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius sind dann über den Umfang gesehen beispielsweise um 60° voneinander beabstandet, wie auch die drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius. Die drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius berühren dann den Umkreis, wohingegen die drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius den Inkreis der Ausnehmung berühren.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Rand der Ausnehmung mittels mehrerer aneinander angrenzender Abschnitte zweier polylobularer Umfangslinien gebildet.
Vorteilhafterweise werden jeweils die Abschnitte mit kleinerem Radius und größerer Krümmung der beiden polylobularen Umfangslinien aneinandergesetzt. Der Rand der Ausnehmung besteht dann aus mehreren Bogenabschnitten, die aneinandergesetzt sind und die an den Verbindungsstellen jeweils einen nach innen vorragenden Vorsprung bilden. ln Weiterbildung der Erfindung schließt ein Abschnitt der ersten polylobularen Umfangslinie mit kleinerem Radius und größerer Krümmung an einen Abschnitt der zweiten polylobularen Umfangslinie mit größerem Radius und kleinerer Krümmung an.
Die Anschlussstellen zwischen jeweils einem Abschnitt der ersten polylobularen Umfangslinie und einem Abschnitt der zweiten polylobularen Umfangslinie berühren den Inkreis der Ausnehmung und bilden dadurch den am weitesten innen liegenden der Vorsprünge. Es entstehen von dem Umkreis der Ausnehmung nach innen hineinragende Vorsprünge mit konkaven Seitenbegrenzungen.
In Weiterbildung der Erfindung sind die erste polylobulare Umfangslinie und die zweite polylobulare Umfangslinie um die Mittellängsachse der Ausnehmung um einen vordefinierten Winkel, insbesondere 60°, zueinander versetzt.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden polylobularen Umfangslinien jeweils drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius und drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius auf.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die beiden polylobularen Umfangslinien jeweils einen gedachten Umkreis auf, wobei die Durchmesser der Umkreise ungleich sind.
In Weiterbildung der Erfindung unterscheiden sich die Durchmesser der Umkreise um 3 % bis 10 %.
Beispielsweise betragen die Durchmesser der Umkreise 10,5 mm und 10,8 mm. Vorteilhaft ist in diesem Fall, wenn der maximale Durchmesser des Hilfsfügeteils am Schaft 10,5 mm beträgt.
In Weiterbildung der Erfindung schließen die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs einen Winkel von mehr als 150° ein.
In Weiterbildung der Erfindung liegt ein Durchmesser eines gedachten Umkreises der Ausnehmung zwischen 10 mm und 11,6 mm und beträgt insbesondere 10,8 mm.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Ausnehmung als Durchgangsöffnung durch die Matrize ausgebildet und ist zum Abführen eines beim Einpressen des Hilfsfügeteils entstehenden Stanzbutzens vorgesehen. ln Weiterbildung der Erfindung kann der Rand der Ausnehmung scharfkantig, abgeschrägt oder abgerundet sein. Ein scharfkantiger Rand wird am Übergang zwischen zwei insbesondere ebenen Flächen gebildet. Eine Fase kann einen abgeschrägten Rand bilden. Ein Krümmungsradius führt zu einem abgerundeten Rand.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Matrize einen der Unterseite des Werkstücks zugewandten Prägering auf, dessen innerer Rand den Rand der Ausnehmung bildet und der gegenüber der übrigen, der Unterseite des Werkstücks zugewandten Oberseite der Matrize vorragt, auf gleicher Höhe wie die Oberseite der Matrize liegt oder gegenüber der Oberseite der Matrize zurückgesetzt ist.
Mittels eines solchen Prägerings kann eine sichere Verankerung des Hilfsfügeteils in dem Werkstück erzielt werden. Die Höhe des Prägerings gegenüber der übrigen, der Unterseite des Werkstücks zugewandten Oberseite der Matrize beträgt beispielsweise 0,3 mm und liegt vorteilhafterweise in einem Bereich zwischen 0,1 mm und 1 mm. Im Rahmen der Erfindung kann der Prägering auch bündig zur Oberseite der Matrize sein oder unterhalb der Oberseite der Matrize liegen.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Höhe beziehungsweise ein Niveau des Prägerings über seinen Umfang gesehen konstant und eine Breite des Prägerings, gemessen in radialer Richtung parallel zur Oberseite der Matrize, ändert sich über den Umfang.
Eine Breite des Prägerings ändert sich beispielsweise zwischen 0,4 mm und 1 mm.
In Weiterbildung der Erfindung ist ein äußerer Rand des Prägerings kreisrund.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils in ein Werkstück mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Anlegen einer Matrize an eine Unterseite des Werkstücks, das Aufsetzen des Hilfsfügeteils auf eine Oberseite des Werkstücks, das Einpressen des Hilfsfügeteils mittels eines Stempels in die Oberseite des Werkstücks, das Ausstanzen eines Stanzbutzens aus dem Werkstück während des Einpressens des Hilfsfügeteils mittels des Hilfsfügeteils und das Verformen des Hilfsfügeteils mittels eines Anlagebereichs der Matrize vorgesehen ist.
Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung mit einem Hilfsfügeteil und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies gilt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen ohne weitere Einzelmerkmale, mit denen sie im Zusammenhang gezeigt oder beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine abschnittsweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 1 ,
Fig. 3 eine weiter vergrößerte Einzelheit der Matrize 14 der Fig. 2,
Fig. 4 eine Seitenansicht eines Hilfsfügeteils zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
Fig. 5 eine Draufsicht auf das Hilfsfügeteil der Fig. 4,
Fig. 6 eine Ansicht eines Hilfsfügeteils und der Matrize der Vorrichtung der Fig. 1 von schräg oben,
Fig. 7 eine schematische Schnittansicht des Hilfsfügeteils und der Matrize der Fig. 6,
Fig. 8 eine weitere Schnittansicht des Hilfsfügeteils und der Matrize der Fig. 6,
Fig. 9 eine abschnittsweise Draufsicht auf die Matrize der Fig. 3,
Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Matrize gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 11 eine abschnittsweise Draufsicht einer Matrize gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 12 eine abschnittsweise Ansicht der Matrize der Fig. 11 von schräg oben, Fig. 13 eine Draufsicht auf die Matrize der Fig. 3,
Fig. 14 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 13,
Fig. 15 die Einzelheit X aus Fig. 14 in vergrößerter Darstellung und
Fig. 16 die Einzelheit F aus Fig. 13 in vergrößerter Darstellung.
Fig. 1 zeigt abschnittsweise eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zum Einsetzen eines in Fig. 1 nicht dargestellten Hilfsfügeteils in ein in Fig. 1 schematisch dargestelltes, blechartiges Werkstück 8. Als Werkstück ist in der Regel Blechmaterial vorgesehen. Beispielsweise wird ein Hilfsfügeteil aus Stahl in ein Aluminiumblech eingesetzt, um dann ein weiteres Werkstück aus Stahl durch Schweißpunkte an den Hilfsfügeteilen befestigen zu können, um dadurch das Aluminiumblech mit dem weiteren Werkstück aus Stahl verbinden zu können. Das Werkstück 8 ist in der Regel nicht vorgelocht.
Die Vorrichtung 10 weist einen C-Bügel 12 auf, der mit einer nicht dargestellten Maschinenbasis verbunden ist und der an seinem, in Fig. 1 dargestellten unteren Schenkel eine Matrize 14 trägt und der an seinem, in Fig. 1 oberen Schenkel mit einem Stempel 16 verbunden ist. Der Stempel 16 wird mittels eines in Fig. 1 lediglich abschnittsweise dargestellten Zylinders 18, beispielsweise eines Pneumatikzylinders, betätigt. Ein Hilfsfügeteil wird mittels einer Zuführvorrichtung 20 zugeführt und dann mit dem Stempel 16 in das Werkstück 8 eingepresst. Das Werkstück 8 wird vor dem Einpressen des Hilfsfügeteils zwischen der Matrize 14 und dem Stempel 16 angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Einzelheit der Fig. 1. Zu erkennen ist die Matrize 14, auf die dann das Werkstück 8 aufgelegt wird, sowie ein Niederhalter 6, der nach dem Einschieben des Werkstücks 8 auf das Werkstück 8 abgesenkt wird und das Werkstück 8 dann auf der Matrize 14 hält. In dem Niederhalter 6 ist eine Durchgangsbohrung vorgesehen, in der dann das Hilfsfügeteil von dem Stempel 16 in Richtung auf das Werkstück 8 geschoben wird.
Fig. 3 zeigt abschnittsweise die Matrize 14 aus Fig. 2. Die Matrize 14 weist eine Ausnehmung 26 mit einem Rand 28 auf, wobei der Rand 28 nicht kreisrund sondern polylobular ausgebildet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Rand 28 trilobular ausgeführt. Dies bedeutet, dass er drei Bereiche mit großer Krümmung hat, die jeweils um 120° voneinander beabstandet sind und drei Bereiche mit kleiner Krümmung hat, die ebenfalls um 120° voneinander beabstandet sind. Die Bereiche mit großer Krümmung schließen aneinander an. An den Übergängen sind jeweils nach innen vorragende Vorsprünge oder Kanten gebildet, die in Fig. 3 zu erkennen sind. Die Matrize 14 weist auch einen Anlagebereich 24 mit einem erhabenen Prägering 40 auf. Der Prägering 40 überragt die übrige Anlagefläche 24 und umgibt die Ausnehmung 26. Ein Außenumfang des Prägerings 40 ist kreisrund, ein Innenumfang des Prägerings 40 wird durch den Rand 28 gebildet. Im Rahmen der Erfindung kann der Prägering 40 die Anlagefläche 24, die die Oberseite der Matrize abschnittsweise bildet, überragen, auf gleiche Höhe wie die Anlagefläche 24 angeordnet sein oder unterhalb der Anlagefläche 24 angeordnet sein.
Fig. 4 zeigt ein Hilfsfügeteil 22, das mit der Vorrichtung der Fig. 1 in ein Werkstück 8 eingepresst werden kann. Das Hilfsfügeteil 22 ist kreisrund und weist einen Schaft 23 und einen Kopf 25 auf. Der Kopf 25 hat gegenüber dem Schaft 23 einen größeren Durchmesser. An dem vom Kopf 25 entfernten Ende des Schafts 23 ist ein Stanzabschnitt 27 des Hilfsfügeteils 22 vorgesehen, der zylindrisch ist und der den maximalen Durchmesser des Schafts 23 bildet. Der Durchmesser des zylindrischen, kreisrunden Stanzabschnitts 27 ist entscheidend für eine Verformung des Hilfsfügeteils 22 an dem vom Kopf entfernten Ende mittels der Matrize 14.
Fig. 5 zeigt das Hilfsfügeteil 23 in einer Draufsicht.
Fig. 6 zeigt die Matrize 14 mit einem auf die Matrize 14 aufgesetzten Hilfsfügeteil 22. Es ist zu erkennen, dass das Hilfsfügeteil 22 den Kopf 25 und den Schaft 23 aufweist, wobei der Kopf 25 gegenüber dem Schaft 23 einen größeren Außendurchmesser aufweist und wobei sowohl der Kopf 25 als auch der Schaft 23 einen kreisrunden Außenumfang haben.
Das Hilfsfügeteil 22 wird mittels des Stempels 16 in das ungelochte Werkstück 8, speziell ein ungelochtes Blech, eingepresst. Dabei stanzt das Hilfsfügeteil 22 mit seinem Schaft eine Durchgangsöffnung in das Werkstück und ein entstehender Stanzbutzen wird von einer Ausnehmung der Matrize 14 aufgenommen. Nachdem in das Werkstück eine Durchgangsöffnung eingestanzt wurde, kommt ein unteres Ende des Schafts des Hilfsfügeteils 22 in Anlage mit dem Prägering 40 der Matrize 14 und wird durch weiteres Einpressen des Stempels dabei plastisch verformt. Zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und dem Werkstück wird dadurch ein Hinterschnitt ausgebildet, so dass das Hilfsfügeteil dann sicher mit dem Werkstück verbunden ist.
Eine genauere Erläuterung des Einsetzens eines Hilfsfügeteils in ein blechartiges Werkstück ist der internationalen Offenlegungsschrift WO 2011/009850 zu entnehmen. Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittansicht der Matrize 14 und des Hilfsfügeteils 22 der Fig. 6. Die Schnittebene liegt unmittelbar oberhalb des Prägerings 40. Das Hilfsfügeteil 22 und die Schnittebene sind dabei durchscheinend gezeigt, so dass der Außenumfang des Hilfsfügeteils 22 im Stanzabschnitt 27 und der Rand 28 der Ausnehmung 26 überlagert dargestellt sind. Es ist zu erkennen, dass sich zwischen der Unterseite des Stanzabschnitts 27 und dem Prägering 40 insgesamt drei sichelförmige Überdeckungsflächen 41 ergeben. Diese Überdeckungsflächen liegen radial außerhalb der Abschnitte des Rands 28 mit kleiner Krümmung. In den Bereichen des Rands 28 mit großer Krümmung liegt der Außenumfang des Stanzabschnitts 27 des Hilfsfügeteils 22 hingegen innerhalb des Rands 28 der Ausnehmung. In diesen Bereichen wird das Hilfsfügeteil 22 infolgedessen durch den Prägering 40 nicht verformt. Im Rahmen der Erfindung kann der Rand 28 scharfkantig, abgeschrägt oder abgerundet sein.
Fig. 7 zeigt die Situation, wenn das Hilfsfügeteil 22 exakt zentrisch zur Mittellängsachse der Ausnehmung 26 der Matrize 14 angeordnet ist. Tritt während einer Serienproduktion ein Mittenversatz zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und dem Prägering 40 der Matrize 14 auf, was sich grundsätzlich nicht in allen Fällen vermeiden lässt, wird die Überdeckungsfläche zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und dem Prägering 40 betragsmäßig größer. Die sichelförmigen Überdeckungsabschnitte 41 sind dann nicht mehr gleich groß sondern unterschiedlich groß. In der Summe vergrößert sich aber die Überdeckungsfläche, so dass immer noch eine sichere Umformung des Hilfsfügeteils erfolgt und das Hilfsfügeteil 22 demzufolge auch sicher im Werkstück 8 verankert wird.
Fig. 8 zeigt eine weitere Schnittansicht der Matrize 14 und des Hilfsfügeteil 22 im Zustand der Fig. 6. Die Schnittebene verläuft dabei in Fig. 6 durch die Mittellängsachse der Ausnehmung 26 der Matrize 14, in Fig. 6 von links unten nach rechts oben. In Fig. 8 sind die Matrize 14 und das Hilfsfügeteil 22 gedreht worden, um eine bessere Sicht auf die Schnittebene darzustellen. Es ist zu erkennen, dass an dem in Fig. 8 linken Rand des Hilfsfügeteil 22 der Stanzabschnitt 27 den Rand 28 der Ausnehmung 26 nicht berührt und infolgedessen innerhalb des Rands 28 liegt. An dem in Fig. 8 rechten Ende des Hilfsfügeteils 22 ist hingegen zu erkennen, dass das Hilfsfügeteil 22 mit der Unterseite des Stanzabschnitts 27 auf dem Prägering 40 aufliegt. In Fig. 8 ist eine leichte Durchdringung von Hilfsfügeteil 22 und Prägering 40 dargestellt, die lediglich der Verdeutlichung dient und in der Realität nicht auftreten würde.
Der maximale Durchmesser des Schafts 23 des Hilfsfügeteil 22, der bei der dargestellten Ausführungsform im Stanzabschnitt 27 auftritt, vergleiche Fig. 4, liegt somit zwischen einer maximalen Querabmessung und einer minimalen Querabmessung des Rands 28 der Ausnehmung 26. Fig. 9 zeigt eine abschnittsweise Draufsicht auf die Matrize 14. Die Matrize 14 weist den Anlagebereich 24 auf, der die Ausnehmung 26 umgibt. Die Ausnehmung 26 ist als Durchgangsöffnung ausgebildet, vgl. auch die Fig. 13 bis 16, und weist den polylobularen Rand 28 auf. Der polylobulare Rand 28 weist drei, um jeweils 120° beabstandete Abschnitte 30 mit großem Krümmungsradius und kleiner Krümmung und drei ebenfalls um jeweils 120° voneinander beabstandete Abschnitte 32 mit kleinem Krümmungsradius und demzufolge großer Krümmung auf. Die Abschnitte 30 mit kleiner Krümmung und die Abschnitte 32 mit großer Krümmung sind jeweils um 60° voneinander beabstandet.
Der Rand 28 der Ausnehmung berührt einen gedachten Umkreis 34 der Ausnehmung, wobei jeweils die am weitesten außen liegenden Punkte der Abschnitte 32 mit großer Krümmung den Umkreis 34 berühren. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der gedachte Umkreis 34 einen Durchmesser von 10,8 mm auf.
Die am weitesten innen liegenden Punkte der Abschnitte 30 mit kleiner Krümmung berühren jeweils einen gedachten Inkreis 36. Die Abschnitte 30 mit kleiner Krümmung bilden dadurch nach innen, in den durch die Ausnehmung 26 gebildeten Freiraum hineinragende Vorsprünge. Der Inkreis 36 weist bei der dargestellten Ausführungsform einen Durchmesser von 10,1 mm auf.
Jeder der durch die Abschnitte 30 gebildeten Vorsprünge weist einen am weitesten in den Innenraum der Ausnehmung 26 hineinragenden Punkt 38 auf. Zu beiden Seiten dieses Punkts 38 sind Seitenbegrenzungen angeordnet, die bei der dargestellten polylobularen Form des Rands der Ausnehmung 26 konkav ausgebildet sind. Die beiden Seitenbegrenzungen, die auf den Punkt 38 zulaufen, weisen im Punkt 38 einen Winkel von 180° zueinander auf.
Die Matrize 14 ist zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils mit kreisrundem Umfang vorgesehen, siehe das Hilfsfügeteil 22 der Fig. 2. Ein Außendurchmesser am Schaft des Hilfsfügeteils 22 liegt dann zwischen dem Durchmesser des Inkreises 36 und des Umkreises 34. Bei der dargestellten Ausführungsform liegt der Durchmesser des Schafts des Hilfsfügeteils 22 bei 10,5 mm.
Es ist zu erkennen, dass das Hilfsfügeteil 22 dann, wenn es exakt mittig zentriert ist, lediglich von den Abschnitten 30 mit kleiner Krümmung verformt wird. Die Abschnitte 32 mit großer Krümmung hingegen liegen größtenteils außerhalb des Umfangs des Hilfsfügeteils. Diese Situation ändert sich, wenn das Hilfsfügeteil nicht mehr exakt mittig zur Ausnehmung 26 zentriert ist. Wie noch erläutert werden wird, vergrößert sich mit zunehmendem Mittenversatz eines kreisrunden Hilfsfügeteils zur Matrize 14 die Überdeckungsfläche zwischen dem Hilfsfügeteil und der Matrize 14. Auch bei einem Mittenversatz wird dadurch eine zuverlässige Verankerung des Hilfsfügeteils 22 in dem Werkstück erzielt.
Die Matrize 14 weist den Prägering 40 auf, dessen innere Begrenzung durch den Rand 28 der Ausnehmung 26 gebildet ist und dessen äußerer Umfang kreisrund ist. Der Prägering 40 ist, siehe auch Fig. 14 und Fig. 15, gegenüber der übrigen Anlagefläche 24 der Matrize 14 erhaben. Die Höhe des Prägerings 40 gegenüber dem übrigen Anlagebereich 24 der Matrize 14 beträgt etwa 0,3 mm.
Fig. 10 zeigt eine abschnittsweise Draufsicht einer Matrize 44 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Matrize 44 weist eine Ausnehmung 26 auf, die einen Rand 28 hat, der durch drei Kreislinienabschnitte gebildet ist, zwischen denen jeweils ein radial nach innen vorragender Vorsprung 46 angeordnet ist. Die drei Vorsprünge 46 sind jeweils um 120° voneinander beabstandet. Die Vorsprünge 46 berühren mit ihrem am weitesten nach innen vorragenden Punkt einen gedachten Inkreis 36. Ein Umkreis 34 der Ausnehmung 26 wird durch eine gedachte Kreislinie gebildet, die die Kreislinienabschnitte 28 miteinander verbindet und auf der die Kreislinienabschnitte 28 liegen. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Umkreis 34 einen Durchmesser von 10,8 mm auf. Der Inkreis 36 weist einen Durchmesser von 9,7 mm auf. Der Durchmesser des Hilfsfügeteils 22, das mittels der Matrize 44 in ein blechartiges Werkstück eingesetzt und eingepresst wird, beträgt wie bei der bereits erläuterten Ausführungsform 10,5 mm und liegt damit zwischen dem Durchmesser des Inkreises 36 und dem Durchmesser des Umkreises 34 der Ausnehmung 26.
Die Vorsprünge 46 sind an ihrem am weitesten nach innen vorragenden Punkt abgerundet.
Auch bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform vergrößert sich eine Überdeckungsfläche zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und der Matrize 44 bei zunehmendem Mittenversatz des Hilfsfügeteils zur Ausnehmung 26.
Fig. 11 zeigt eine abschnittsweise Draufsicht einer Matrize 54 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung. Die Ausnehmung 26 der Matrize 54 weist einen Rand 28 auf, der durch die Überlagerung zweier polylobularer Umfangslinien gebildet ist. Der Rand 28 ist durch drei konkav gekrümmte Abschnitte 56 mit großer Krümmung und drei konkav gekrümmte Abschnitte 58 mit kleineren Krümmung gebildet, wobei jeweils ein Abschnitt 58 zwischen zwei Abschnitten 56 angeordnet ist.
Die Abschnitte 56 bilden Teil einer ersten polylobularen Umfangslinie mit drei Bereichen mit großer Krümmung und drei Bereichen mit kleiner Krümmung. Die Abschnitte 56 bilden die Bereiche mit großer Krümmung der ersten polylobularen Umfangslinie.
Die Bereiche 58 bilden Teil einer zweiten polylobularen Umfangslinie mit drei Bereichen mit großer Krümmung und drei Bereichen mit kleiner Krümmung. Die Bereiche 58 bilden die Bereiche mit großer Krümmung der zweiten polylobularen Umfangslinie.
Es ist Fig. 11 zu entnehmen, dass ein gedachter Umkreis 34 der Ausnehmung 26 die ersten Abschnitte 56 berührt, nicht aber die zweiten Abschnitte 58. Am Scheitelpunkt der ersten Abschnitte 56 weisen diese von einer Mittellängsachse 60 der Ausnehmung 60 einen Radius von 10,8 mm auf. Am Scheitelpunkt der zweiten Abschnitte 58 weisen diese einen Abstand von der Mittellängsachse 60 von 10,5 mm auf. Die Matrize 54 ist für das Einsetzen eines Hilfsfügeteils 22 mit einem Schaftdurchmesser von 10,5 mm vorgesehen.
Am Übergang zwischen den ersten Abschnitten 56 und den zweiten Abschnitten 58 ist jeweils ein nach innen vorragender Vorsprung gebildet, wobei der Punkt 62, an dem die beiden Abschnitte 56, 58 aneinander angrenzen, am weitesten innen liegt. An den Punkten 62 berührt der Rand 28 der Ausnehmung einen gedachten Inkreis 36. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der gedachte Inkreis 36 einen Durchmesser von 10,1 mm auf.
Zu beiden Seiten der Punkte 62 sind jeweils konkave Seitenbegrenzungen angeordnet.
Insgesamt weist der Rand 28 der Ausnehmung 26 damit sechs nach innen vorragende Vorsprünge auf, deren am weitesten innen liegende Punkte jeweils durch die Punkte 62 gebildet sind. Diese Vorsprünge sind zu beiden Seiten von konkaven Seitenbegrenzungen begrenzt. Wird das Hilfsfügeteil exakt zentrisch zur Ausnehmung 26 aufgesetzt, so wird das Hilfsfügeteil lediglich in der Umgebung der Punkte 62 durch die Matrize 54 verformt. Mit größer werdendem Mittenversatz des Hilfsfügeteils 22 steigt die Überdeckungsfläche zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und der Matrize 54 an. Dadurch kann auch bei einem - in einer Serienfertigung nicht zu vermeidenden - Mittenversatz des Hilfsfügeteils 22 zur Matrize 54 eine sichere Verankerung des Hilfsfügeteils 22 im Werkstück erzielt werden. Wie die Matrize 14 der Fig. 3 weist auch die Matrize 54 einen Prägering 64 auf, dessen innerer Rand durch den Rand 28 der Ausnehmung 26 definiert ist und der einen kreisförmigen, äußeren Rand hat.
Wie Fig. 11 zu entnehmen ist, ändert sich die Breite des Prägerings 64 über den Umfang des Prägerings 64. Dies ist auch bei dem Prägering 40 der Fig. 3 der Fall.
Fig. 12 zeigt die Matrize 54 der Fig. 11 abschnittsweise in einer Ansicht von schräg oben. Gut zu erkennen sind die insgesamt sechs nach innen vorragenden Vorsprünge des Rands 28 der Ausnehmung 26 und die parallel zur Mittellängsachse 60 der Ausnehmung 26 verlaufenden Scheitellinien 66 des Rands 28, die durch die Lage der anhand der Fig. 11 erläuterten Punkte 62 definiert werden.
Zu erkennen ist in Fig. 12 auch, dass die Ausnehmung 26 ausreichend tief ist, um einen Stanzbutzen, der beim Einsetzen des Hilfsfügeteils 22 entsteht, aufnehmen zu können. In der Regel ist die Ausnehmung 26 als Durchgangsöffnung ausgebildet.
Die Fig. 13 bis 16 zeigen weitere Ansichten der Matrize 14, die bereits anhand der Fig. 3 erläutert wurde.
In den Darstellungen der Fig. 14 und der Fig. 15 ist der Prägering 40 zu erkennen, der gegenüber der übrigen Oberseite der Matrize 14 erhaben ist, bei der dargestellten Ausführungsform um 0,3 mm. Der kreisrunde Außenrand des Prägerings 40 ist abgeschrägt, wobei die Schräge einen Winkel von etwa 45° hat.
In der Draufsicht der Fig. 16 ist gut zu erkennen, dass sich die Breite des Prägerings 40 über dessen Umfang gesehen ändert.
Wie ausgeführt wurde, steigt bei den Matrizen 14, 44, 54 eine Überdeckungsfläche zwischen einem kreisrunden Schaft eines Hilfsfügeteils und der Anlagefläche der Matrize mit wachsendem Mittenversatz des Hilfsfügeteils. Voraussetzung hierfür ist, dass erfindungsgemäß der maximale erste Durchmesser des Hilfsfügeteils, also der maximale Durchmesser des Schafts des Hilfsfügeteils 22 und in der Regel der Durchmesser des Stanzabschnitts am unteren Ende des Hilfsfügeteils, zwischen dem Durchmesser eines gedachten Inkreises des Rands 28 der Ausnehmung und dem gedachten Umkreis der Ausnehmung liegt. Erfindungsgemäß ist ein Durchmesser des Inkreises zwischen 4 % und 10 % kleiner als der maximale erste Durchmesser des Hilfsfügeteils und ein Durchmesser des Umkreises ist zwischen 2 % und 5 % größer als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils 22. Bei den dargestellten Ausführungsformen beträgt der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils jeweils 10,5 mm. Der Durchmesser des gedachten Inkreises 36 beträgt bei der Matrize 44 gemäß Fig. 10 9,7 mm, bei den Matrizen 14 und 54 der Fig. 9 und 11 jeweils 10,1 mm. Der Durchmesser des gedachten Umkreises 34 beträgt bei den Matrizen 14, 44 und 54 jeweils 10,8 mm.
Die folgende Tabelle gibt Werte für die Überdeckungsfläche zwischen dem Hilfsfügeteil 22 und den Matrizen 14, 44, 54 für unterschiedliche Richtungen des Mitten Versatzes oder Offsets und unterschiedliche Geometrien des Rands 28 der jeweiligen Ausnehmung an.
Figure imgf000016_0001
Wie anhand der Tabelle zu erkennen ist, steigt die Überdeckungsfläche zwischen dem Schaft des Hilfsfügeteils und der Matrize mit zunehmendem Mittenversatz des Hilfsfügeteils zur Mittellängsachse der Ausnehmung in der Matrize an, unabhängig von der Richtung des Mittenversatzes. Das Hilfsfügeteil wird infolgedessen bei einem Mittenversatz zwar nicht mehr symmetrisch zur Mittellängsachse der Matrize verformt. Da die Überdeckungsfläche ansteigt, erfolgt aber zumindest abschnittsweise im Randbereich eine stärkere Verformung als bei Mittenversatz null. Dadurch kann sichergestellt werden, dass auch bei einem nicht zu vermeidenden Mittenversatz immer eine sichere Verankerung des Hilfsfügeteils im Werkstück erfolgt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren können dadurch ein prozesssicheres Einsetzen von Hilfsfügeteilen in Werkstücke sicherstellen.

Claims

Patentansprüche Vorrichtung (10) zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils (22) in ein Werkstück (8), mit einem Stempel (16) zum Einpressen des Hilfsfügeteils (22) in eine Oberseite des Werkstücks, wobei das Hilfsfügeteil (22) einen, in das Werkstück (8) einzupressenden Schaft (23) mit einem kreisrunden Umfang mit einem ersten, maximalen Durchmesser hat, mit einer Matrize (14) zum Anlegen an eine Unterseite des Werkstücks (8) während des Einpressens des Hilfsfügeteils, wobei die Matrize (14) einen Anlagebereich (24) und eine von dem Anlagebereich (24) umgebene Ausnehmung (26) aufweist, wobei ein Rand (28) der Ausnehmung (26) von einer Kreisform abweicht, wobei in radialer Richtung am weitesten außen liegende Punkte des Rands (28) der Ausnehmung (26) auf einem gedachten Umkreis (34) liegen und wobei in radialer Richtung am weitesten innen liegende Punkte des Rands (28) der Ausnehmung (26) auf einem gedachten Inkreis (36) liegen, wobei der Rand (28) der Ausnehmung (26) mindestens drei, in den Umkreis (34) der Ausnehmung (26) hineinragende Vorsprünge aufweist und wobei die Vorsprünge den Inkreis (36) berühren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des Inkreises (36) zwischen 4% und 10% kleiner ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils (22) und dass ein Durchmesser des Umkreises (34) zwischen 2% und 5% größer ist als der erste Durchmesser des Hilfsfügeteils (22). Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Vorsprung zwischen zwei Seitenbegrenzungen gebildet ist, die Teil des Rands (28) der Ausnehmung (26) sind, wobei die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs einen Winkel von 40 Grad bis maximal 180 Grad einschließen. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbegrenzungen der Vorsprünge konvex ausgebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs konkav ausgebildet sind. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbegrenzungen jedes Vorsprungs einen Winkel von mehr als 150 Grad einschließen. Vorrichtung nach Anspruch 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenbegrenzungen Abschnitte eines polylobularen Verlaufs des Rands (28) der Ausnehmung (26) sind. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der polylobulare Verlauf drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius und drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius aufweist. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (28) der Ausnehmung (26) mittels mehrerer aneinander angrenzender Abschnitte zweier poylobularer Umfangslinien gebildet ist. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschnitt der ersten polylobularen Umfangslinie mit kleinerem Radius und größerer Krümmung an einen Abschnitt der zweiten polylobularen Umfangslinie mit größerem Radius und kleinerer Krümmung anschließt. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste polylobulare Umfangslinie und die zweite poylobulare Umfangslinie um die Mittellängsachse der Ausnehmung (26) um einen vordefinierten Winkel versetzt sind. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden poylobularen Linien um einen Winkel von 60 Grad zur Mittellängsachse versetzt sind. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden polylobularen Umfangslinien jeweils drei Bereiche mit großer Krümmung und kleinem Radius und drei Bereiche mit kleiner Krümmung und großem Radius aufweisen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden poylobularen Umfangslinien jeweils einen gedachten Umkreis aufweisen, wobei die Durchmesser der Umkreise ungleich sind. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchmesser der Umkreise um drei Prozent bis zehn Prozent unterscheiden. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des gedachten Umkreises (34) der Ausnehmung (26) zwischen 10 mm und 11 , 6mm liegt, insbesondere 10,8 mm beträgt. - 18 - Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (26) als Durchgangsöffnung durch die Matrize (14) ausgebildet ist und zum Abführen eines beim Einpressen des Hilfsfügeteils (22) entstehenden Stanzbutzens vorgesehen ist. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand (28) der Ausnehmung (26) scharfkantig, abgeschrägt oder abgerundet ausgebildet ist. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Matrize (14) einen der Unterseite des Werkstücks (8) zugewandten Prägering (40) aufweist, dessen innerer Rand den Rand (28) der Ausnehmung (26) bildet und der gegenüber der übrigen, der Unterseite des Werkstücks (8) zugewandten Oberseite der Matrize (14) vorragt, auf gleicher Höhe wie die Oberseite der Matrize (14) liegt oder gegenüber der Oberseite der Matrize (14) zurückgesetzt ist. Vorrichtung nach Anspruch18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Höhe beziehungsweise ein Niveau des Prägerings (40) über seinen Umfang gesehen konstant ist und sich eine Breite des Prägerings (40), gemessen in radialer Richtung parallel zur Oberseite der Matrize (14), über den Umfang ändert. Vorrichtung nach Anspruch19, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußerer Rand des Prägerings (40) kreisrund ist. Verfahren zum Einsetzen eines Hilfsfügeteils (22) in ein Werkstück (8) mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den Schritten: Anlegen einer Matrize (14) an eine Unterseite des Werkstücks (8), Aufsetzen des Hilfsfügeteils (22) auf eine Oberseite des Werkstücks (8), Einpressen des Hilfsfügeteils (22) mittels eines Stempels (16) in die Oberseite des Werkstücks (8), Ausstanzen eines Stanzbutzens aus dem Werkstück (8) während des Einpressens des Hilfsfügeteils (22) mittels des Hilfsfügeteils (22) und Verformen des Hilfsfügeteils (22) mittels eines Anlagebereichs der Matrize (14). Anordnung mit einem Hilfsfügeteil (22), einem Werkstück (8) und einer Vorrichtung (10) nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche
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